教案5（122：化学电源）课件.ppt
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化学电源化学电源空气电池空气电池锂电池锂电池 银锌电池银锌电池锌汞电池锌汞电池 1、银锌电池、银锌电池 一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极壳组成，形似钮扣（俗正极壳和负极壳组成，形似钮扣（俗称钮扣电池）盒内正极壳一端填充称钮扣电池）盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料，由氧化银和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为活性材料，电解质溶液为KOH浓溶浓溶液 •电极反应式如下：电极反应式如下：负极：负极：Zn + 2OH- -2e- === ZnO + H2O正极：正极：Ag2O + H2O + 2e- === 2Ag + 2OH-电池的总反应式为：电池的总反应式为：Ag2O + Zn ====== 2Ag + ZnO电池的电压一般为电池的电压一般为1.59V，使用寿，使用寿命较长 干电池干电池 上图是锌－锰干电池上图是锌－锰干电池 2、干电池、干电池---普通锌锰电池普通锌锰电池 干电池用锌制筒形外壳作负极，位于干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是在石墨棒的周围由内向外依次是A：：二氧化锰粉末（黑色）二氧化锰粉末（黑色）------用于吸收用于吸收在正极上生成的氢气（以防止产生极在正极上生成的氢气（以防止产生极化现象）；化现象）；B：用饱和了氯化铵和氯：用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。
化锌的淀粉糊作为电解质溶液 电极反应式为：电极反应式为：负极（锌筒）：负极（锌筒）：ZN – 2E- === ZN2+正极（石墨）：正极（石墨）：2NH4+ + 2E - === 2NH3 + H2 H2 + 2MNO2 === MN2O3 + H2O总反应：总反应：ZN + 2NH4+ + 2MNO2 === ZN2+ + 2NH3 + MN2O3 + H2O干电池的电压大约为干电池的电压大约为1.5V，不能充电再生不能充电再生 随着用电器朝着小型化、多功随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展也提出了小型化、多功能化发展的要求 体积小、性能好的碱性锌－锰电体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生这类电池的重要特池应运而生这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高长，使放电电流大幅度提高 新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池电极反应产物不断排出电池 3、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池 这是一种高效、低污染的新型电池，这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。
其电极材料一般主要用于航天领域其电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等电解质溶如铂电极、活性碳电极等电解质溶液一般为液一般为40%的的KOH溶液 电极反应式如下：电极反应式如下：负极：负极：2H2 + 4OH- -4e- === 4H2O正极：正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-总反应式：总反应式：2H2 + O2 === 2H2O 使用氢氧燃料电池动力的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI 例例1 1：：航航天天技技术术上上使使用用的的氢氢氧氧燃燃料料电电池池具具有有高高能能、、轻轻便便、、无无污污染染的的优优点点氢氢氧氧燃燃料料电电池池有有酸酸式式和和碱碱式式两两种种，，它它们们放放电电时时的的总总反反应应都都可可以以表表示示为为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，，酸酸式式电电池池中中电电解解质质是是酸酸，，其其负负极极反反应应可可表表示示为为，， 则则其其正正极极反反应应式式为为____________________________ _ _。
碱碱式式电电池池的的电电解解 质质 是是 碱碱 ，， 其其 正正 极极 反反 应应 式式 为为 ，则其负极反应可表示为，则其负极反应可表示为________________________ ________________O2+4e-+4H+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O 2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ +O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- - 例例2 2：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制常用使用方便，却受到价格和来源的限制常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等请写出将图中氢气换成甲烷时所构汽油等请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中成的甲烷燃料电池中a a极的电极反应式：极的电极反应式： ，，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 ：： 。
KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 铅蓄电池铅蓄电池 4、铅蓄电池、铅蓄电池 铅蓄电池可放电也可以充电，一般用铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中两极均浸入到硫酸溶液中 放电时为原电池，其电极反应如下：放电时为原电池，其电极反应如下：负极：负极：PB + SO42- - 2E - === PBSO4正极：正极：PBO2 + 4H+ + SO42- + 2E - === PBSO4 + 2H2O总反应式为：总反应式为：PB + PBO2 + 2H2SO4 ====== 2PBSO4 + 2H2O当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到当溶液的密度降到1.18G/ML 时应停止使用进时应停止使用进行充电，充电时为电解池，行充电，充电时为电解池， 5、碱性蓄电池、碱性蓄电池 这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且拾携带很方便。
多，且拾携带很方便 Ni-Cd电池：电池：Cd + 2NiO(OH) + 2H2O ====== 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Ni-Fe电池：电池：Fe + 2NiO(OH) + 2H2O ====== 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 （（ 碱性可充电电池及简易充电座）碱性可充电电池及简易充电座） 锂电池锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长负极相比较，使用寿命大大延长 使用锂电源的与手提电脑使用锂电源的与手提电脑 6、微型锂电池、微型锂电池 常用于心脏起搏器、的一种微型常用于心脏起搏器、的一种微型电池，一般用金属锂作负极，石墨作电池，一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（（LiAlCl4 ）的亚硫酸氯（）的亚硫酸氯（SOCl2 ）电池的总反应式如下：电池的总反应式如下：8Li + 3SOCl2 ====== 6LiCl + Li2SO3 + 2S 这种电池的容量大，电这种电池的容量大，电压稳定，能在压稳定，能在-56.70C--- +71.10C的大的大范围温差内正常工作范围温差内正常工作 日本产海水电池日本产海水电池 以海水电池为能源的航海标志灯以海水电池为能源的航海标志灯 •7、海水电池、海水电池 1991年，我国科学家首创以铝年，我国科学家首创以铝---空空气气---海水为材料组成的新型电池，海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。
该电池以取之不用作航海标志灯该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流气使铝不断氧化而产生电流 •其电极反应式如下：其电极反应式如下：负极：负极：4Al – 12e- === 4Al3+正极：正极：3O2 + 6H2O + 12e- === 12OH-总反应式为：总反应式为：4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al(OH)3这种电池的能量比普通干电池高这种电池的能量比普通干电池高20---50倍！倍！ 8、熔融盐燃料电池、熔融盐燃料电池 这是一种具有极高发电效率的大功率这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发达国家化学电池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平按其所用燃己接近民用工业化水平按其所用燃料或熔融盐的不同，有多个不同的品料或熔融盐的不同，有多个不同的品种，如天然气、种，如天然气、CO、、---熔融碳酸盐熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状态）定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工作才能工作 •下面以下面以CO---Li2CO3 + Na2CO3---空气与空气与CO2型电池为例加以说明：型电池为例加以说明：总反应式为：总反应式为：2CO + O2 === 2CO2该电池的工作温度一般为该电池的工作温度一般为6500C负极反应式：负极反应式：2CO + 2CO32- -4e- === 4CO2正极反应式：正极反应式：O2 + 2CO2 + 4e- === 2CO32- 例例3、熔融盐燃料电池具有高的发电、熔融盐燃料电池具有高的发电效率效率,因而受到重视因而受到重视.可用可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与CO2的混合气为的混合气为阴极助燃气阴极助燃气,制得在制得在6500℃下工作的下工作的燃料电池燃料电池,完成有关的电池反应式完成有关的电池反应式: 负极反应式负极反应式: , 正极反应式正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32- 总电池反式总电池反式: .2CO+2CO32--4e- =4CO22CO+O2=2CO2 原电池电极反应式的书写注意事项：原电池电极反应式的书写注意事项：（（1）负氧正还。
负氧正还2））要要注注意意溶溶液液的的酸酸碱碱性性，，适适当当的的在在电电极极方方程程式式两两边边添添加加H+、、OH—、、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒以遵循电荷守恒和质量守恒3））要要注注意意电电极极反反应应产产物物是是否否与与电电解质溶液发生反应解质溶液发生反应小结小结 。
